土木工程概論第六章橋梁工程一

1、土木工程概論 橋梁工程橋梁工程土木工程概論之第六章土木工程概論之第六章第一節(jié)第一節(jié) 概述概述o 橋梁是公路、鐵路、鄉(xiāng)村道路、水利建設(shè)的重橋梁是公路、鐵路、鄉(xiāng)村道路、水利建設(shè)的重要組成部分。要組成部分。o 橋梁是車輛和行人等跨越障礙（河流、山谷或橋梁是車輛和行人等跨越障礙（河流、山谷或其他線路）的建筑工程，是線路在跨越障礙時(shí)其他線路）的建筑工程，是線路在跨越障礙時(shí)的延伸和連接部分。的延伸和連接部分。o 橋梁和涵洞一般占公路總造價(jià)的橋梁和涵洞一般占公路總造價(jià)的10%20%一、一、橋梁橋梁的基本組成的基本組成 1. 橋跨結(jié)構(gòu)（上部結(jié)構(gòu)）橋跨結(jié)構(gòu)（上部結(jié)構(gòu)） 2. 下部結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)：橋墩或橋臺(tái)（包括基

2、礎(chǔ)）橋墩或橋臺(tái)（包括基礎(chǔ)）梁式橋概貌梁式橋概貌 拱橋概貌拱橋概貌1-1-拱圈；拱圈；2-2-拱頂；拱頂；3-3-拱腳；拱腳；4-4-拱軸線；拱軸線；5-5-拱腹；拱腹；6-6-拱背；拱背；7-7-變形縫；變形縫；8-8-橋墩；橋墩；9-9-基礎(chǔ)；基礎(chǔ)；10-10-錐坡；錐坡；11-11-拱上結(jié)構(gòu)拱上結(jié)構(gòu) 一、一、橋梁橋梁的基本組成的基本組成橋梁的過去、現(xiàn)在和未來(lái)二、橋梁的發(fā)展史二、橋梁的發(fā)展史 古代橋梁 近代橋梁 現(xiàn)代橋梁 未來(lái)橋梁第二節(jié)第二節(jié) 古代橋梁古代橋梁 木石結(jié)構(gòu)木石結(jié)構(gòu) 拱橋的黃金期拱橋的黃金期1、石梁橋o 一般10米以下，最大的石梁達(dá)23.7mo 福建泉州洛陽(yáng)橋o 始建于宋皇祐五年

3、（1053年） o 福建泉州安平橋o 建于宋紹興八年（1138年），該橋共362孔，全長(zhǎng)5里（2223m）；洛陽(yáng)橋洛陽(yáng)橋 ( (福建泉州福建泉州 公元公元10531053年年) )全長(zhǎng)1097m，有47個(gè)橋孔，建在晉江的出海口 洛陽(yáng)橋的三個(gè)首創(chuàng)洛陽(yáng)橋的三個(gè)首創(chuàng)q 采用了筏形基礎(chǔ)采用了筏形基礎(chǔ)q 用種植牡蠣的辦法加固石基用種植牡蠣的辦法加固石基q 用潮水漲落浮運(yùn)架設(shè)石梁用潮水漲落浮運(yùn)架設(shè)石梁安平橋安平橋 福建晉江福建晉江 公元公元11381138無(wú)橋長(zhǎng)此橋無(wú)橋長(zhǎng)此橋公元1138年，共362孔，全長(zhǎng)5里（2223m） 2、浮橋o 詩(shī)經(jīng)載“親迎于渭，造舟為梁”。公元前12世紀(jì)（前1127年左右）周文

4、王因秦，在渭河上修建了浮橋。o 春秋戰(zhàn)國(guó)以至秦漢，因戰(zhàn)爭(zhēng)需要曾多次在黃河、渭河、洛河上架設(shè)浮橋，并采用鐵鏈代替竹索為舟船間的聯(lián)系。 3、石拱橋o在天然形成的拱形市東啟發(fā)下，公元前6000年的兩河流域先民就開始用磚坯砌成拱圈。o應(yīng)該說四大文明古國(guó)都先后掌握了用磚塊、石塊修筑拱門和拱橋的技術(shù)。o推測(cè)，中國(guó)在商朝已有建造拱橋的可能。o古代拱橋最初都是半圓拱，公元前1世紀(jì)的羅馬人建造了許多著名的輸水渡槽拱橋，世稱“羅馬石拱橋”，尚存30余座。加爾德水道加爾德水道 法國(guó)法國(guó) 公元前公元前63631313年年 最著名的是公元14年，羅馬人在法國(guó)南部建造的高50m、最大跨度24m、全長(zhǎng)262m的渡槽拱橋 o

5、 公元2世紀(jì)在今西班牙segovia建造的全長(zhǎng)達(dá)876m、共119孔的雙層渡槽拱橋。o 公元7世紀(jì)，由于阿拉伯文化的傳入，歐洲曾出現(xiàn)過尖頂拱渡槽。到中世紀(jì)又回到傳統(tǒng)的半圓拱。直到公元1187法國(guó)才出現(xiàn)了小于半圓的扁平圓拱。 o 中國(guó)隋朝的杰出工匠李春，公元595606年修建的河北趙州安濟(jì)橋，是我國(guó)古代石拱橋的杰出代表。 安濟(jì)橋安濟(jì)橋 ( (趙州橋趙州橋 公元公元605605年年) )主跨37.02m，矢高7.218m，拱肩兩側(cè)砌有兩小拱（腹拱）形成空腹拱，減輕自重，且有利于排洪 對(duì)安濟(jì)橋的評(píng)價(jià)論對(duì)安濟(jì)橋的評(píng)價(jià)論建筑專家建筑專家 伊麗莎白伊麗莎白莫克（美國(guó)）莫克（美國(guó)）中國(guó)科學(xué)技術(shù)史專家中國(guó)科學(xué)

6、技術(shù)史專家 李約瑟教授（英國(guó)）李約瑟教授（英國(guó)）安濟(jì)橋后，安濟(jì)橋后，“顯然建成了一個(gè)學(xué)派和風(fēng)格，并延續(xù)了數(shù)世紀(jì)之顯然建成了一個(gè)學(xué)派和風(fēng)格，并延續(xù)了數(shù)世紀(jì)之久久”；“弓形拱是從中國(guó)傳到歐洲去的發(fā)明之一弓形拱是從中國(guó)傳到歐洲去的發(fā)明之一”?！敖Y(jié)構(gòu)如此合乎邏輯和美麗，使大部分西方古橋，在對(duì)照之下，結(jié)構(gòu)如此合乎邏輯和美麗，使大部分西方古橋，在對(duì)照之下，顯得笨重和不明確。顯得笨重和不明確。” 國(guó)際橋梁協(xié)會(huì)國(guó)際橋梁協(xié)會(huì)世界橋梁的里程碑世界橋梁的里程碑 4、伸臂式木梁橋o用木梁像斗拱那樣多層疊置外挑，或加上斜撐以增加懸挑的能力直至在跨中和龍，形成跨度可達(dá)30余米的拱形橋梁，這種工藝是中國(guó)古代工匠的獨(dú)創(chuàng)，在西

7、部的川、藏地區(qū)和東南的浙閩地區(qū)至今仍可見到。o最著名的當(dāng)推宋代張擇端所繪“清明上河圖”中北宋都城汴京（今河南開封）的虹橋。橋跨約18.5m，橋?qū)?.6m，拱矢約4.2m，當(dāng)時(shí)稱“貫?zāi)尽奔軜蚍?。虹?橋橋 河南開封河南開封 10331033取自取自清明上河圖清明上河圖在元朝時(shí)期，這種橋曾被蒙古軍隊(duì)帶至歐洲，架設(shè)了一座跨越多瑙河的橋梁 。5、索橋o用天然的植物纖維（如藤、蔴和竹條）制成索橋是中外亞熱帶地區(qū)的古代先民的自然創(chuàng)造。中國(guó)約在3000年前已開始建造索橋。o漢書西域傳中已有“以繩索相引而渡”的記載，可見西域的藏、彝等少數(shù)民族對(duì)中國(guó)首創(chuàng)的索橋做出了重要貢獻(xiàn)。o四川灌縣都江堰的珠浦橋現(xiàn)存中國(guó)古代

8、竹索橋的杰出代表。 o 中國(guó)是最早發(fā)明冶鐵技術(shù)的國(guó)家之一，據(jù)推測(cè)，在隋唐時(shí)代（6世紀(jì)）就有了鐵索橋。o 1665年徐霞客的鐵索橋記詳細(xì)描述了貴州境內(nèi)一座長(zhǎng)約122m的鐵索橋。法國(guó)傳教士1667年出版了一本中國(guó)奇跡覽勝書中也介紹了中國(guó)鐵索橋。o 四川瀘定縣的大渡河鐵索橋始建于清康熙44年（1705年），是中國(guó)鐵索橋的代表。盧定橋盧定橋 四川四川 1705 1705 o 跨長(zhǎng)101m，寬2.8m，采用13根粗如碗口、平均長(zhǎng)127.45m的鐵鏈作為承重索，其中9根做橋面，4根做兩邊的扶手。o 每根大鏈由841903個(gè)大鐵環(huán)聯(lián)結(jié)而成，每個(gè)鐵環(huán)長(zhǎng)1720cm，環(huán)環(huán)相扣，共11571個(gè)扣，上鋪木板橋面，是

9、由傳入藏的重要通道。程陽(yáng)橋程陽(yáng)橋 廣西三江廣西三江 19161916盧溝橋盧溝橋 北京北京 公元公元11921192盧溝橋盧溝橋v橋上有大石獅橋上有大石獅288個(gè)，小石個(gè)，小石獅獅214個(gè)個(gè)v盧溝橋上盧溝橋上斬龍劍斬龍劍v從從盧溝曉月盧溝曉月到到盧溝獅醒盧溝獅醒五亭橋五亭橋 揚(yáng)州瘦西湖揚(yáng)州瘦西湖 溪東橋溪東橋 浙江順泰浙江順泰 1570 1570 利雅托橋利雅托橋 威尼斯威尼斯 1588 1588 第三節(jié)第三節(jié) 近代橋梁近代橋梁 自15世紀(jì)以后，意大利文藝復(fù)興引起的歐洲思想解放和科學(xué)啟蒙，為18世紀(jì)的英國(guó)工業(yè)革命奠定了基礎(chǔ)，西方隨即進(jìn)入了近代科學(xué)技術(shù)和橋梁發(fā)展的新時(shí)代。o 而中國(guó)長(zhǎng)達(dá)2000多

10、年的封建社會(huì)卻造成了科學(xué)技術(shù)的停滯和中國(guó)橋梁的衰落 世界近代史的發(fā)展?fàn)顩r（世界近代史的發(fā)展?fàn)顩r（16601950）o從17世紀(jì)中葉到20世紀(jì)中葉的300年間，是近代土木工程迅猛發(fā)展的時(shí)期。o1638年意大利學(xué)者伽利略在他的著作關(guān)于兩門新科學(xué)談話和數(shù)學(xué)證明中最早論證了材料的力學(xué)性質(zhì)和梁的強(qiáng)度，用公式表達(dá)了梁的設(shè)計(jì)理論。o1660年英國(guó)學(xué)者虎克建立了材料應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系的胡克定律。o1687年英國(guó)學(xué)者牛頓的力學(xué)運(yùn)動(dòng)三大定律奠定了土木工程的基礎(chǔ)o1744年瑞士數(shù)學(xué)家歐拉建立了柱的壓曲公式，成為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的理論基礎(chǔ)。o1773年法國(guó)工程師庫(kù)倫對(duì)材料強(qiáng)度、梁的彎曲、拱的計(jì)算以及擋土墻的壓力理論都作了系統(tǒng)的研

11、究，為近代橋梁工程的發(fā)展創(chuàng)造了重要條件。o 1779年，英國(guó)工程師abraham ddarby設(shè)計(jì)建造的第一座跨度30.65m的鑄鐵拱橋coalbrookdale橋，其問世標(biāo)志著西方用木石建造橋梁時(shí)期的結(jié)束。o 1760年開始的英國(guó)工業(yè)革命后科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，也包括近代煉鋼法的誕生，使19世紀(jì)成為鐵路和鋼橋的時(shí)代。o 1883年移居美國(guó)的德國(guó)工程師設(shè)計(jì)建造的紐約布魯克林橋，主跨486m，公路懸索橋o 1890年英國(guó)工程師設(shè)計(jì)建造的蘇格蘭福思灣橋，主跨520m的鐵路懸臂鋼桁架橋o -上述兩個(gè)橋代表著19世紀(jì)鋼橋的最高成就！ 福斯灣懸臂桁梁橋福斯灣懸臂桁梁橋 英國(guó)英國(guó) 塔橋塔橋 英國(guó)英國(guó) 1894

12、 1894 各種橋型跨徑記錄不斷各種橋型跨徑記錄不斷突破突破 鋼、混凝土成為主要建鋼、混凝土成為主要建橋材料橋材料 戰(zhàn)后斜拉橋的復(fù)興戰(zhàn)后斜拉橋的復(fù)興o 進(jìn)入20世紀(jì)后，建筑材料技術(shù)也在迅猛發(fā)展，1867年發(fā)明的鋼筋混凝土逐步從房屋建筑應(yīng)用到橋梁建設(shè)。o 1875年法國(guó)人莫尼埃建成了第一座跨度為16m的鋼筋混凝土梁橋。o 第一次世界大戰(zhàn)后的20年代，美國(guó)率先出現(xiàn)興建高速公路和城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的高潮。o 中小跨鋼筋混凝土橋、大跨鋼桁架橋、鋼拱橋、鋼懸索橋大量興建。o 歐洲各國(guó)在30年代也建造了許多公路橋梁，以適應(yīng)日益增多的汽車交通。 o 由于養(yǎng)護(hù)方便，在100m以內(nèi)的中小跨橋梁范圍，鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁、帶掛孔懸臂梁橋及拱橋逐步代替了小跨鋼橋。o 20世紀(jì)30年代的另一重大成就，就是大跨懸索橋和拱橋的發(fā)展和創(chuàng)新。o 懸索橋跨度從19世紀(jì)末的不足500m到1931年的華盛頓橋1006m，已突破千米。1